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云顶集团教师江吉周在Nature旗下期刊npj 2D Materials and Applications发表论文

发布时间:2021-09-13  发布者: 点击阅读数:

(通讯员 马科)近期,Nature旗下期刊npj 2D Materials and Applications(影响因子11.106,中科院JCR分区:工程技术一区,Top期刊)在线刊发了我校云顶集团青年教师江吉周博士课题组的题为"Recent advances of MXenes as electrocatalysts for hydrogenevolution reactions"的论文。本文发表后,受到了Nature出版社编辑的关注,推荐在Nature Portfolio公众号上进行重点介绍。

本文以云顶集团官网为第一单位,湖南大学为合作单位,2019级研究生白赛帅为论文第一作者,湖南大学博士后杨美清为共同第一作者,我校江吉周特聘教授为第一通讯作者,湖南大学刘松教授为共同通讯作者。

当前能源短缺和环境污染问题日益严重,氢能受到了人们的广泛关注。氢气具有高能量密度、零污染排放等优点,是一种安全、高效、低成本、可持续性和环保的新型能源物质。近年来,工业上常见的制氢技术有化石燃料或生物质原料制氢、甲醇重整制氢、工业副产物制氢、沼气发酵制氢、电解水制氢等。其中,水分解制氢(HER)是一种经济且环保的方法。研究表明电催化剂在HER中具有重要意义。在众多电催化剂中,贵金属基电催化剂(如Pt、Ru)表现出良好的催化效率和稳定性。然而,对以贵金属为基础的需求不停增长,电催化剂受到资源有限和成本上升等多方面的限制。所以,开发高效非贵金属基的HER电催化剂是一项亟待解决的难题。

迄今为止,磷化物、碳化物、硫化物、氮化物、氧化物,以及不含金属的纳米碳等电极材料在电催化HER方面呈现出较高性能,但是主要存在以下两个缺陷:一是其导电性不好,导致活性涂层增厚,催化活性急剧下降。另一个是这些非贵金属基材料在水性电解质中的电化学反应稳定性不足。近期的一些研究表明,一种新兴的二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物(MXenes),由于其独特的层状结构、优异的化学稳定性、良好的导电性和大的活性表面积,呈现出能够克服上述两大缺陷的潜力,被认为是一类很有前途的HER电催化剂。鉴于此,在本综述论文中,首先系统地总结了近年来MXenes的制备方法;然后从实验和理论两个方面详细地介绍了基于MXenes基HER电催化剂的代表性应用;接着综述了MXenes基HER催化剂活性增强的策略和技术,包括通过末端修饰和金属原子掺杂优化活性位点、制备各种纳米结构增加活性位点等等;最终,建议了基于MXenes的电催化剂的现有挑战和新机遇。该论文为未来开发新型高效的MXenes基的水分解制氢电催化剂提供了重要参考和新的视野。

MXenes基的HER电催化剂性能全部策略的示意图

江吉周,特聘教授,博士,博士后,我校云顶集团教师,湖北省有关人才计划入选者;国家公派留学基金获得者;湖北省首批中小微企业“科技副总”入选者;近年来一直致力于新型二维材料的制备及其在光/电催化、光/电器件等方面的研究;在ChemicalSociety Reviews (影响因子54.564)、AdvancedFunctional Materials (影响因子18.808)、AppliedCatalysis B: Environmental (影响因子19.503)等国际国内权威学术刊物上,发表了70多篇论文。

文献链接:https://www.nature.com/articles/s41699-021-00259-4.epdf?sharing_token=s1afM4D0mvpKjqeTLoJ66NRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0PxYMm65JvoLHxahA_TCNvJYxsTW5BuefdfkJNB-BxaXejSYTCTPQUaZyU-sydmxxkBvp7YaPuTLelrh9RAmrdn1Culh_nVJDXJjb-z17ks-2ZeIPmtHNADzhZnmv_vu3I%3D

审核:孔海霞